(57)【要約】【課題】駆動用バッテリに充電し、充電が終了後も所定時間だけ機械の駆動禁止状態を継続させ、正当な権限のない者が機械を駆動するのを防止できて、盗難やいたずらを阻止する。【解決手段】駆動用バッテリ１５の充電は充電器２６からの充電ケーブル２９をコネクタ３１に接続することにより行われるが、制御用バッテリ２３と駆動制御回路２２との間の配線３２にはキースイッチ３３が設けられ、またキースイッチ３３と駆動制御回路２２との間にはリレー３４が設けられており、タイマ３８の設定時間だけはリレー３４のスイッチ３４ａがオフの状態を保持し、タイマ３８の設定時間が経過すると、リレー３４のスイッチ３４ａがオンの状態、つまり駆動禁止を解除する状態になり、タイマ３８によるタイムアップの前であっても、オペレータ等がＩＤ入力手段４１によりリセットされる。【選択図】図３
2010022164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械の構成各部の動作手段のうちの少なくとも一部の動作手段を駆動するための電力を供給する駆動用バッテリと、前記各動作手段の駆動制御を行う駆動制御回路に電源を供給する制御用バッテリとを備え、前記駆動用バッテリは外部に設置した充電器から充電されるようにしたバッテリ駆動式建設機械において、
前記駆動用バッテリへの充電が開始されたことを検出する充電開始検出手段と、
前記充電開始検出手段により充電が開始されたことを検出したときに、前記各動作手段の駆動を禁止するロック手段と、
前記駆動用バッテリの充電が終了したことを検出する充電終了検出手段と、
充電終了後には、前記ロック手段による駆動禁止状態を所定時間継続させるロック状態保持手段と
を備える構成としたことを特徴とするバッテリ駆動式建設機械。
【請求項２】
前記ロック手段は、スタータ用キースイッチを介して前記制御用バッテリと前記駆動制御回路との間を接続する電源供給ラインに設けたリレーで構成し、このリレーは、常時にはこの電源供給ラインを接続状態に保持され、前記充電器からの充電コードが接続されて充電が開始されると、前記電源供給ラインを遮断状態となし、前記駆動用バッテリの充電が完了した後、前記ロック状態保持手段で設定された時間だけは遮断状態を継続する構成としたことを特徴とする請求項１記載のバッテリ駆動式建設機械。
【請求項３】
前記ロック状態保持手段はタイマであり、このタイマに設定した時間だけ各動作手段の駆動を禁止するものであり、この駆動禁止状態を解除するために、タイマリセット手段が設けられており、このタイマリセット手段はリセット入力に基づいて前記タイマをリセット可能な構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のバッテリ駆動式建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリにより駆動される全電動式若しくはバッテリとエンジンとを備えたハイブリッド式油圧ショベル等、バッテリ駆動式建設機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械は、従来、エンジンを動力源として用いるのが一般的であった。しかしながら、近年においては、排出ガスに関する大幅な規制が求められ、また騒音の低減に関する要求も厳格になる傾向にあり、このためにバッテリを動力源とするバッテリ駆動式の建設機械が実用化されつつある。ここで、建設機械にバッテリを搭載したものは従来から広く用いられているが、従来から用いられているバッテリは建設機械に設けられ、電気的に作動する種々の部材、例えば制御回路，各部に設けたセンサ類，照明等のためのものであり、機械の構成各部に設けた動作手段そのものは、エンジンを動力源として駆動される油圧ポンプから供給される圧油により駆動される。即ち、動作手段としては、油圧シリンダ及び油圧モータからなる油圧アクチュエータで駆動するようにしている。
【０００３】
バッテリ駆動式建設機械は駆動源としてバッテリを用いるものである。従って、前述した電気的に作動する部材を駆動するためのバッテリを制御用バッテリとしたときに、駆動源としてのバッテリは駆動用バッテリとなる。ここで、駆動用バッテリにより直接駆動できるのは電動モータであり、例えば旋回装置や走行手段はモータを用いることから、駆動用バッテリで直接駆動することができる。ただし、作業手段としてのブームやアーム、さらにはバケット等の機構は油圧シリンダで駆動されるので、駆動用バッテリを用いる場合には、電動モータを油圧ポンプに接続して、この電動モータにより油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプで作動油を加圧して、この圧油を油圧シリンダに供給することになる。このように、油圧ポンプを用いることから、全電動式建設機械だけでなく、バッテリと共にエンジンを設けたハイブリッド式建設機械も実用化されている。
【０００４】
全電動式建設機械であれ、ハイブリッド式建設機械であれ、駆動用のバッテリは大容量のものであり、従って電力を消費したときには充電するが、この充電は所定の充電器から行われることになる。このために、建設機械にはコネクタが設けられ、充電器からの充電コードはこのコネクタに着脱可能に接続されることになる。コネクタの位置はバッテリの近傍とするのが望ましい。ここで、駆動用のバッテリは大型で重量物であり、長時間稼働を可能にするためには、複数個設けられるのが一般的であり、従ってバッテリの設置個所は後部位置となり、従ってコネクタは運転室ではなく、後部位置、特にカウンタウエイトに近い位置に設けられることになる。
【０００５】
バッテリに充電している間であっても、操作手段を操作すれば、作動各部を駆動することができない訳ではない。しかしながら、充電中は車両がみだりに動かないように保持する必要がある。このために、電気自動車用のものではあるが、充電用のコネクタに検出スイッチを設けて、充電している間は電動モータへの電力供給を行えないように構成したものが特許文献１に開示されている。また、充電が終了しても、充電コードがコネクタに接続されている限りは、車両を動かすことはできないようにしている。
【特許文献１】特開平７−３９０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、油圧ショベル等の建設機械は野外で稼働するものであり、通常は、夜間も作業現場に設置されたままになる。従って、搭載したバッテリの充電は作業が中断する夜間に行われるのが一般的であり、特に深夜電力を利用できることからも、夜間に充電作業を行うのは有利である。ただし、建設機械を常時監視していないと、特に夜間のように、長い時間にわたって建設機械が稼働できる状態で放置されていると、盗難のおそれがあり、また正当な権限のない者が機械を作動させて、機械そのものや周囲の構築物等と衝突して損傷を発生させるおそれもある。前述した特許文献１にあるように、充電中は機械を動かすことができないように構成した場合には、この充電中だけは建設機械を作動できないので、この建設機械を監視しなくても、その盗難の防止が図られ、またいたずらに機械を作動させるような事態が発生するのを防止できる。
【０００７】
ただし、充電が終了すると、充電コードをコネクタから分離できるようになり、起動可能な状態となってしまう。このために、スタータキーを不正に取得した場合や、スタータキーの差し込み部に設けたスイッチを短絡させた場合には、機械を駆動することができることになる。夜間に充電を行う場合、充電が終了するのは、深夜か若しくは未明の時間帯となることから、十分な監視を行えないことがあり、何等かの対策を講じる必要がある。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、充電が終了した後にも、所定の時間は正当な権限のない者が機械を駆動するのを防止できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明は、機械の構成各部の動作手段のうちの少なくとも一部の動作手段を駆動するための電力を供給する駆動用バッテリと、前記各動作手段の駆動制御を行う駆動制御回路に電源を供給する制御用バッテリとを備え、前記駆動用バッテリは外部に設置した充電器から充電されるようにしたバッテリ駆動式建設機械であって、前記駆動用バッテリへの充電が開始されたことを検出する充電開始検出手段と、前記充電開始検出手段により充電が開始されたことを検出したときに、前記各動作手段の駆動を禁止するロック手段と、前記駆動用バッテリの充電が終了したことを検出する充電終了検出手段と、充電終了後には、前記ロック手段による駆動禁止状態を所定時間継続させるロック状態保持手段とを備える構成としたことをその特徴とするものである。
【００１０】
充電中は機械の駆動を禁止する主な理由は、駆動用バッテリに充電している間は充電コードが接続状態となっているので、この充電コードやコネクタ等に損傷が生じないようにするためである。しかしながら、建設機械においては、夜間に充電するのが一般的であることから、この充電中は駆動禁止状態となるのを利用して、盗難やいたずらの防止を図るようにしている。このために、充電が終了した後も駆動禁止状態を延長するために、ロック手段を設け、またロック状態保持手段が設けられている。そして、充電が終了した後には、ロック状態保持手段が作動して、所定の時間だけロック状態を継続する。これによって、盗難やいたずらの防止を図る上で有益なものとなる。
【００１１】
ロック手段は、例えばスタータ用キースイッチを介して制御用バッテリと駆動制御回路との間を接続する電源供給ラインにリレーを設けることにより構成することができる。リレーは、常時にはこの電源供給ラインを接続状態に保持されるようになし、充電器からの充電コードが接続されて充電が開始されると、この電源供給ラインを遮断状態にする。このために、たとえスタータキーが操作されても、駆動制御回路に電源が供給されないことから、機械の各部を操作する操作レバー等の操作手段を操作しても、機械各部は動作することはない。このリレーを充電終了と同時に電源ラインを接続状態とするのではなく、ロック状態保持手段により所定時間ロック状態を保持させるが、どの程度の時間保持させるかはタイマにより設定できる。
【００１２】
タイマがタイムアップする以前は、機械を全く作動できないようにすると、タイムアップまでは何等の作業もできないことになり、また機械を移動させることもできない。そこで、タイマのリセットを可能な構成とするのが望ましい。ただし、このリセットは機械を作動させる正当な権限を有する者、つまり正当権限者による入力操作のみが可能なものでなければならない。所定のＩＤコードを入力するか、または指紋等の生態識別情報を入力する等により行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
駆動用バッテリに充電している間だけでなく、この充電終了後も所定時間だけ機械の駆動禁止状態が継続し、正当な権限のない者が機械を駆動するのを防止できて、盗難やいたずらの防止が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に建設機械の一例としての油圧ショベルの構成を示す。図中において、１は下部走行体、２は上部旋回体、３は運転室、４は掘削作業手段である。下部走行体１による走行は走行モータ１０Ｒ，１０Ｌで、また上部旋回体２の下部走行体１に対する旋回は旋回モータ１１で行われる。掘削作業手段４はブーム５，アーム６及びバケット７から構成されるが、これらの機構の作動は油圧シリンダからなるブームシリンダ１２，アームシリンダ１３，バケットシリンダ１４により行われる。
【００１５】
走行用モータ１０Ｒ，１０Ｌ及び旋回用モータ１１及び各シリンダ１２，１３，１４は油圧ショベルの作動各部を駆動するためのアクチュエータであり、これらのアクチュエータは駆動用バッテリ１５を駆動源として作動するものである。ここで、シリンダ１２〜１４は油圧シリンダであるが、これらの油圧シリンダは駆動用バッテリ１５で駆動されるポンプ駆動用モータ１６により駆動される油圧ポンプ１７から供給される圧油により駆動されるようになっている。そして、モータ１０Ｒ，１０Ｌ，１１及び１６はそれぞれインバータ１８〜２１を介して駆動用バッテリ１５と接続されている。
【００１６】
前述した各アクチュエータの駆動は、駆動制御回路２２からの出力信号により制御されるものである。このために、駆動制御回路２２には運転室３内に設けた操作レバーや操作ペダル等からなる操作手段からの操作信号が入力されるようになっている。従って、操作手段を操作すると、走行用モータ１０Ｒ，１０Ｌが駆動されて、車両が走行することになり、また旋回用モータ１１が駆動されて、上部旋回体２が旋回動作を行う。また、ブームシリンダ１２，アームシリンダ１３，バケットシリンダ１４をそれぞれ駆動することによって、掘削作業手段４が作動して、土砂の掘削等の作業が行われる。
【００１７】
ここで、バッテリとしては、前述した駆動用バッテリ１５の外に、制御用バッテリ２３が設けられており、この制御用バッテリ２３から電源が供給されて、その作動が可能となるものである。この制御用バッテリ２３は、例えば照明や空調装置等の電動機器類に電源を供給するためにも用いられる。
【００１８】
駆動用バッテリ１５の蓄電残量が少なくなると、電力の供給がなされる。このために、駆動用バッテリ１５はバッテリ制御回路２４に接続されている。そして、油圧ショベルの外部には、充電器２６が設置されており、この充電器２６は、図１から明らかなように、商用電源装置２７と送電ケーブル２８により接続に接続されている。そして、充電器２６には充電ケーブル２９が引き出されており、この充電ケーブル２９の先端に設けたプラグ３０は、油圧ショベルに設けたコネクタ３１に着脱可能に接続されるようになっている。このコネクタ３１に充電ケーブル２９が接続されると、駆動用バッテリ１５が充電されることになる。
【００１９】
駆動用バッテリ１５の充電作業は、充電器２６からの充電ケーブル２９をコネクタ３１に接続することにより行われる。駆動用バッテリ１５は上部旋回体２における後方位置に配置されており、コネクタ３１はこの駆動用バッテリ１５に近接した位置に設けるのが望ましく、図示した油圧ショベルにあっては、上部旋回体２の後方位置にコネクタ３１が設けられており、常時においては、建屋の側部カバーにより覆われている。充電はコネクタ３１に充電ケーブル２９を接続することから、側部カバーのうちの一部を開いた状態で行われる。しかも、油圧ショベルは、通常、昼間に稼働するものであり、駆動用バッテリ１５の充電は夜間に行うのが一般的である。
【００２０】
以上のことから、充電が終了しても、管理者等により充電ケーブル２９を取り外さない限り、プラグ３０がコネクタ３１に接続され、側部カバーが開いた状態に保持される。従って、この間には車両の盗難のおそれがあり、また権限のない者がいたずらで機械を動かそうとする可能性がある。充電中は機械の駆動を禁止する構成としているので、このような事態が発生することはない。即ち、機械の駆動は操作手段を操作することにより行われるが、このためには駆動制御回路２２に電源が供給されていなければならない。そこで、本実施の形態においては、駆動禁止措置は、駆動制御回路２２への電源供給を遮断するようにする。
【００２１】
制御用バッテリ２３と駆動制御回路２２との間の配線３２には、スタータキーを接続することによって、制御用バッテリ２３からの電源が供給され、それ以外では制御用バッテリ２３からの電源の供給を遮断するキースイッチ３３が設けられるが、さらにこのキースイッチ３３と駆動制御回路２２との間にはリレー３４が設けられている。リレー３４は充電中を含めて機械の作動各部の駆動を禁止するロック手段を構成するものである。即ち、リレー３４は、図３にも示したように、スイッチ３４ａとコイル３４ｂとから構成されている。スイッチ３４ａは常閉のものであり、通常は、コイル３４ｂが消磁状態に保持されており、その結果制御用バッテリ２３と駆動制御回路２２とを接続する導通状態となる。一方、コイル３４ｂを励磁すると、スイッチ３４ａがオフになって、制御用バッテリ２３と駆動制御回路２２との間の電気的な接続を遮断する導通遮断状態になる。
【００２２】
コイル３４ｂはプルアップ抵抗３５を介して内部電源３６に接続されている。また、コイル３４ｂと内部電源３６との間には充電開始検出手段としてのスイッチ３７が設けられている。このスイッチ３７は充電開始検出手段を構成するものであって、コネクタ３１に設けられている。コネクタ３１に充電ケーブル２９のプラグ３０が接続されない限り、スイッチ３７はオフの状態となり、このためにコイル３４ｂが消磁状態となる。その結果、制御用バッテリ２３と駆動回路２２との間は、リレー３４のスイッチ３４ａを介して導通状態に保持される。従って、スタータキーをキースイッチ３３に差し込むと、機械が起動することになる。
【００２３】
一方、コネクタ３１にプラグ３０が差し込まれると、つまり充電を開始すると、スイッチ３７がオンされる。その結果、リレー３４のコイル３４ｂが励磁されるので、スイッチ３４ａが導通遮断状態となる。従って、たとえスタータキーをキースイッチ３３に差し込んでも、起動状態にはならない。
【００２４】
ところで、駆動用バッテリ１５の充電中は充電ケーブル２９のプラグ３０がコネクタ３１からみだりに分離しないように保持する必要がある。このために、コネクタ３１はプラグ３０を保持する機構を備えており、プラグ３０がコネクタ３１に接続されて、駆動用バッテリ１５への充電が開始されると、バッテリ制御回路２４からの信号に基づいてプラグ３０はホールド状態となり、プラグ３０はコネクタ３１から分離できない。そして、このプラグ３０のホールド状態はバッテリ制御回路２４により充電が終了したことを検出するまで継続し、充電が終了すると、プラグ３０のホールドが解除されて、コネクタ３１から分離できるようになる。
【００２５】
バッテリ制御回路２４により充電が終了したことが検出されて、プラグ３０がコネクタ３１から分離されても、それだけではスタータキーをキースイッチ３３に差し込むことにより機械を起動させることはできない。即ち、充電が終了した後、設定された時間は駆動禁止状態を継続するロック状態保持手段が設けられている。このロック状態保持手段は、タイマ３８とトランジスタ３９とから構成され、このために、タイマ３８は、それに設定されている時間だけトランジスタ３９を介してリレー３４のコイル３４ｂからの電流を流すものであって、これによりその間の時間だけはスイッチ３４ａがオフの状態、つまり駆動禁止状態となる。そして、タイマ３８の設定時間が経過すると、トランジスタ３９が閉じることになり、その結果、リレー３４のスイッチ３４ａがオンの状態、つまり駆動禁止を解除する状態になる。
【００２６】
タイマ３８の設定時間を調整するために、タイマ設定器４０が設けられており、このタイマ設定器４０によって、駆動用バッテリ１５への充電が終了した後、何時までロック状態を維持するかの設定を行えるようになっている。また、タイマ３８の設定時間内であっても、正当な権限を有する者、例えば当該の油圧ショベルのオペレータ等がタイマ３８のリセットを行うことができる構成としている。例えば、キーボード等からなるＩＤ入力手段４１及び入力コード照会手段４２からリセット手段を構成することができる。従って、タイマ３８によるタイムアップの前であっても、オペレータ等が例えばＩＤ入力手段４１によってＩＤ番号を入力すると、入力コード照会手段４２でこの入力情報が正当な権限を有する者によるものか否かを判定して、正当な権限を有する者の入力であれば、タイマ３８がリセットされて、リレー３４は制御用バッテリ２３と駆動制御回路２２との間を導通させる。従って、スタータキーをキースイッチ３３に接続することにより油圧ショベルは可動な状態となる。
【００２７】
本実施の形態は以上のように構成されるものであって、駆動用バッテリ１５に蓄電残量が少なくなったときには、駆動用バッテリ１５を充電器２６に接続して充電を行うことができる。この充電中は充電ケーブル２９からのプラグ３０がコネクタ３１から外れないように保持されるのはもとより、充電作業は、通常、夜間に行われることから、充電が終了した後にも、必要な時間だけ油圧ショベルが起動できないように駆動禁止状態にすることができる。
【００２８】
まず、プラグ３０がコネクタ３１に接続されると、スイッチ３７がオン状態となり、リレー３４により制御用バッテリ２３から駆動制御回路２２への電源供給が遮断される。従って、たとえキースイッチ３３にスタータキーを差し込んだとしても、油圧ショベルは動くことはない。従って、充電中に油圧ショベルが動いて、プラグ３０やコネクタ３１を損傷させるような事態が発生することはない。
【００２９】
充電が終了すると、プラグ３０をコネクタ３１から分離することができる。ただし、プラグ３０を分離したとしても、油圧ショベルが起動可能な状態にはならない。即ち、充電は夜間に行われるのが一般的であり、この間は十分な監視を行うことができない。このために、油圧ショベルが盗難されるおそれがあり、またいたずらによって駆動されるおそれもある。このような事態の発生を防止するために、ロック手段として、タイマ３８が設けられており、駆動用バッテリ１５への充電が終了したときには、それをバッテリ制御回路２４で検出される。この検出信号に基づいてタイマ３８が作動を開始する。その結果、トランジスタ３９が作動して、リレー３４は制御用バッテリ２３から駆動制御回路２２への電源供給の遮断状態を継続する。
【００３０】
前述した盗難やいたずらが発生するのは、主に深夜から未明にかけての時間帯であり、夜明け後はこのような事態が発生するおそれは著しく低下する。従って、作業開始前、より好ましくは作業の開始直前までタイマ３８の作動が継続して、駆動制御回路２２への電源供給を停止した状態を継続させるようにする。このタイマ３８の設定時間はタイマ設定器４０で設定可能であるので、必要に応じて、このタイマ設定器４０により所望のタイムアップ時間を入力することができる。
【００３１】
作業開始時間の前に油圧ショベルを動かす必要があることがあり、またタイマ３８に設定した時間が作業開始時間まで食い込むように設定されていることもある。このような場合には、タイマ３８によるタイムアップになる前に、このタイマ３８のリセットを行うことができるようになっている。ただし、タイマ３８のリセットは権限のある者のみが行えるようにする必要がある。このために、ＩＤ入力手段４１を備えており、このＩＤ入力手段４１によりＩＤを入力する。この入力信号は入力コード照会手段４２で照会されて、適正であると判定されると、タイマ３８がリセットされる。その結果、リレー３４におけるコイル３４ｂが消磁されて、制御用バッテリ２３から駆動制御回路２２に電源供給が供給されることになり、スタータキーをキースイッチ３３に差し込んでオンすることにより、油圧ショベルが作動できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】バッテリ駆動式建設機械の一例としての全電動式の油圧ショベルと、充電機構とを示す構成説明図である。
【図２】図１の油圧ショベルの駆動制御機構を示すブロック図である。
【図３】図２のブロック図におけるロック手段とロック状態保持手段との構成の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  下部走行体                        ２  上部旋回体
３  運転室                            ４  掘削作業手段
１０Ｒ，１０Ｌ  走行用モータ          １１  旋回用モータ
１２〜１４  シリンダ                  １５  駆動用バッテリ
２２  駆動制御回路                    ２３  制御用バッテリ
２６  充電器                          ２９  充電ケーブル
３０  プラグ                          ３１  コネクタ
３２  配線                            ３３  キースイッチ
３４  リレー                          ３４ａ  スイッチ
３４ｂ  コイル                        ３８  タイマ
３９  トランジスタ                    ４０  タイマ設定器
４１  ＩＤ入力手段                    ４２  入力コード照会手段
【図１】
2010022164.tif 000003
【図２】
2010022164.tif 000004
【図３】
2010022164.tif 000005